PID回路控制的原理與調試

1. 引言
　　在本章中將重點(diǎn)介紹如何使用GForce-200PLCCPU222進(jìn)行PID回路控制。
2. PID控制概述
　　GForce-200系列PLC能夠進(jìn)行PID控制，其CPU最多可支持8個(gè)PID控制回路。PID是閉環(huán)控制系統中比例-積分-微分控制算法，它可以看作是這三項之和，根據設定值與被控對象實(shí)際值的差值，按PID方式計算出控制輸出量，使反饋跟隨設定值變化，因此PID控制是負反饋閉環(huán)控制。其中比例項是增益（Kc）與偏差的乘積，積分項與偏差的和成正比，而微分項與偏差的變化成正比。
　　PID控制功能是通過(guò)PID指令功能塊實(shí)現的。在S7-200中，PID回路指令運用回路表中的輸入信息和組態(tài)信息，進(jìn)行PID運算，交換數據，編程極其簡(jiǎn)便，該指令影響特殊存儲器標志位SM1.1 （溢出）。只有在邏輯堆棧棧頂值為1時(shí)，才能進(jìn)行PID運算。本指令有兩個(gè)操作數：TBL和LOOP（如下圖所示）。其中TBL 是回路表的起始地址，操作數限用VB區，數據類(lèi)型是BYTE型；LOOP 是回路號可以是 0 到 7 的整數，因此在程序中最多可以用 8 條PID 指令。如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的 PID 指令用了同一個(gè)回路號，即使這些指令的回路表不同，那么這些 PID 運算之間也會(huì )產(chǎn)生不可預料的結果。在直接使用PID 指令功能塊之前，必須把增益（Kc）、采樣時(shí)間（Ts）、積分時(shí)間（Ti）、微分時(shí)間（Td）等等這些實(shí)數全部轉換成0.0-1.0之間的實(shí)數，以便PID 指令功能塊接受，也就是說(shuō)把外界實(shí)際物理量轉換成PID 指令可以接收的數據，即輸入/輸出的轉換與標準化處理。
3. PID控制編程調試
　　在本套系統中，為了生產(chǎn)需求，鍋爐內蒸汽壓力應維持在0.85-1.0MPa之間，壓力的大小由壓力變送器檢測，變送器壓力量程0-2.5MPa，輸出DC4-20mA。因此在0.85MPa時(shí)，相應的電流輸出是9.44Ma，同樣1.0MPa時(shí)輸出為10.4mA，其標準化刻度值如下圖所示。

　　

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201612/330868.htm

　　過(guò)程變量值是壓力變送器檢測的單極性模擬量，回路輸出值也是一個(gè)單極性模擬量用來(lái)控制鼓風(fēng)機的速度。這兩個(gè)模擬量的范圍是 0.0 -1.0 ，分辨率為1/32000 （標準化）?？梢猿醪酱_定Kc=0.06，Ts=0.2，Ti=10.0，在這里不用微分作用，程序編輯如下圖。

　　

　　

　　程序上采用了主程序，子程序，中斷程序的結構模式，程序清晰，明了，大大縮短了周期掃描時(shí)間。
4. 調試程序
　　選擇PID的參數，以及相互間的配合，可以影響PID控制的穩定性。如采樣時(shí)間過(guò)短對外部信號的變化有可能檢測不到，而過(guò)長(cháng)的采樣時(shí)間顯然不能滿(mǎn)足控制精度的要求。又如過(guò)大的增益又會(huì )造成控制的震蕩。在調試程序時(shí)要注意這些參數的設置，慢慢調試以至達到穩定的PID控制。
5. 結束語(yǔ)
　　PID控制在閉環(huán)控制中有著(zhù)重要的作用，這里僅以控制鼓風(fēng)機的速度來(lái)保持鍋爐內蒸汽壓力的恒定，介紹PID控制。同樣鍋爐內負壓的維持，也是類(lèi)似與此，這里不在詳細介紹。